СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F24B7/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности теплоснабжения, и может быть использовано для обогрева небольших загородных помещений, в отопительных системах, содержащих малогабаритные, преимущественно металлические печи различной конструкции.

Из уровня техники известны отопительные устройства печи, содержащие источник тепла с камерой сгорания, соединенной с дымоходом, стенки которого имеют каналы для нагрева забираемого из отапливаемого помещения воздуха [1,2]
Однако эффективность теплопередачи в этих воздушных каналах недостаточно велика из-за невысокой скорости циркуляции окружающего воздуха в условиях естественной конвекции (тяги) при небольших перепадах температуры входящего и выходящего потоков воздуха, а конструктивно известные устройства печи громоздки и сложны.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков является система отопления, содержащая источник тепла с камерой сгорания и газоходом, соединенным с дымовой трубкой, который снабжен теплообменником в виде трубчатого кожуха, установленного на газоходе, с входным и выходным окнами в воздушные каналы [3] Для повышения эффективности работы системы отопления проходящий по воздушным каналам воздух, который забирается из отапливаемого помещения, направляется на поддержание горения в камеру сгорания, что улучшает процесс сжигания топлива, но существенно не влияет на эффективность использования конвективной составляющей теплового потока для обогрева помещения.

Цель изобретения повышение эффективности обогрева помещений за счет более полного использования конвективной составляющей выделяющегося от сгорания топлива теплового потока в условиях естественной конвекции нагреваемого воздуха с помощью малогабаритных печей, преимущественно металлических, различной конструкции.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в системе отопления, содержащей источник тепла с камерой сгорания и газоходом, соединенным с дымовой трубой, который снабжен воздушным теплообменником с входным и выходным окнами, согласно изобретению, расположенное в нижней части теплообменника входное окно в воздушные каналы соединено с патрубком забора наружного воздуха из окружающей среды вне отапливаемого помещения, преимущественно из подпола, а выходное окно, размещенное в верхней части теплообменника, снабжено регулировочной заслонкой и сообщено с объемом отапливаемого помещения.

Предпочтительно выполнение теплообменника в виде кожуха, установленного коаксиально на газоходе, при этом диаметр кожуха больше диаметра газохода в 1,2-1,8 раза. Кроме того, теплообменник может иметь воздушные каналы, смонтированные внутри газохода.

Возможно также выполнение теплообменника в виде кожуха, охватывающего камеру сгорания.

В заявленной системе отопления холодный воздух в воздушные каналы теплообменника в отличие от известных решений поступает из окружающей среды вне отапливаемого помещения с более низкой температурой, что повышает напор естественной тяги и соответственно скорость движения в воздушных каналах (из-за большой разности плотностей входящего холодного и выходящего - нагретого потоков воздуха) и увеличивает интенсивность и выходящего нагретого потоков воздуха) и увеличивает интенсивность использования конвективной составляющей теплового потока печи. В результате этого повышается эффективность теплоотдачи от горячей поверхности газохода и кожуха к нагреваемому воздуху, поступающему в отапливаемое помещение. Кроме того, выходя из воздушных каналов, нагретый "уличный" воздух создает небольшое избыточное давление в обогреваемом помещении, что повышает тягу в самой печи и снижает приток холодного воздуха на горение, который подсасывается через щели в окнах, дверях и т.д. с улицы и выстуживает помещение, а следовательно, дополнительно повышает эффективность обогрева помещения.

На фиг.1 представлена система отопления с теплообменником в виде кожуха, коаксиально смонтированного на газоходе; на фиг.2 тоже с теплообменником, воздушные каналы которого расположены внутри газохода; на фиг.3 тоже с теплообменником в виде кожуха, охватывающего камеру сгорания.

Система отопления, представленная на фиг.1, содержит источник тепла, выполненный в виде малогабаритной металлической печи, с камерой сгорания 1 и трубчатым газоходом 2, соединенным с дымовой трубой (на чертеже не показано) и теплообменник в виде коаксиально смонтированного с наружной стороны газохода 2 трубчатого кожуха 3 с входным 4 и выходным 5 окнами, который образует воздушный канал 6. Расположенное в нижней части кожуха 3 входное окно 4 соединено с патрубком 7 забора наружного воздуха из окружающей среды вне отапливаемого помещения, который, например, выведен в подпол 8, а выходное окно 5 снабжено регулировочной шиберной заслонкой 9 и сообщается с отапливаемым помещением.

Представленная на фиг.2 система отопления содержит теплообменник с воздушным каналом 6, который размещен внутри газохода 2, что предпочтительно для обычной кирпичной печи, а на фиг. 3 изображен вариант системы отопления с теплообменником, выполненным в виде кожуха 3, охватывающего с наружной стороны камеру сгорания 1 малогабаритной печи, или другого по назначению источника тепла, с образованием воздушных каналов 6.

При этом во всех случаях входное окно 4 соединено с патрубком 7, забирающим воздух с улицы, т.е. из окружающей среды вне отапливаемого помещения.

Система отопления работает следующий образом.

В камере сгорания топке печи 1 сжигается топливо, на горение которого воздух поступает из отапливаемого помещения, а дымовые газы по газоходу 2 отводятся в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу, нагревая при этом за счет конвекции стенки газохода 2. Снизу через входное окно 4 в воздушные каналы 6 с подъемным движением за счет естественной тяги по патрубку 7 поступает холодный "уличный" воздух, забираемый из подпола 8 или из другого места окружающей среды вне отапливаемого помещения, который интенсивно нагревается за счет конвективного теплообмена с наружной поверхности газохода 2 и нагретым направляется в отапливаемое помещение через выходное окно. При этом также нагревается и кожух 3, который дополнительно передает тепло за счет конвекции омываемому его снаружи воздуху отапливаемого помещения, повышая тем самым эффективность работы системы отопления. Для обеспечения эффективной тяги в воздушных каналах 6 и интенсификации теплообмена коаксиальный кожух 3 следует изготовлять с диаметром d_к в 1,2-1,8 раза большим, чем диаметр газохода d_г. С помощью шиберной заслонки 9 можно регулировать величину тяги в воздушных каналах 6, расход нагреваемого воздуха и, следовательно, интенсивность работы системы отопления и степень обогрева помещения.

Использование: система отопления может быть использована в небольших помещениях, обогреваемых с помощью малогабаритных металлических печей. Сущность: система отопления содержит источник тепла с камерой сгорания и газоходом, выполненным, например, в виде металлической печи, и воздушный теплообменник, входное окно в подъемные воздушные каналы которого соединено с патрубком забора наружного воздуха из окружающей среды вне отапливаемого помещения, например из подпола, а выходное окно снабжено заслонкой и сообщено с отапливаемым помещением. Теплообменник может быть выполнен в виде кожуха, смонтированного коаксиально на газоходе или охватывающего камеру сгорания, а также в виде воздушных каналов, расположенных внутри газохода. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Система отопления, содержащая источник тепла с камерой сгорания и газоходом, соединенным с дымовой трубой, снабженным теплообменником в виде трубчатого кожуха, установленного коаксиально на газоходе с образованием воздушных каналов с входным и выходным окнами, с патрубком забора наружного воздуха, соединенным с входным окном, расположенным в нижней части теплообменника, отличающаяся тем, что патрубок забора наружного воздуха соединен с неотапливаемым помещением, преимущественно с подполом, выходное окно снабжено заслонкой, расположено в верхней части теплообменника и сообщено с отапливаемым помещением. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что диаметр кожуха больше диаметра газохода в 1,2 1,8 раза.